JPH10290589A

JPH10290589A - 電気機械変換素子を使用した駆動装置

Info

Publication number: JPH10290589A
Application number: JP9110121A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Nakano; 治行中野; Satoshi Araya; 聡新家; Ryuichi Yoshida; 龍一吉田; Yasuhiro Okamoto; 泰弘岡本
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1998-10-27
Also published as: US6147434A

Abstract

(57)【要約】【課題】環境温度など環境状態の変化による駆動系の
変位によつて生ずる移動部材の位置のずれを補正した電
気機械変換素子を使用した駆動装置を提供する。【解決手段】電気機械変換素子を使用した駆動装置に
おいて、駆動制御部のＣＰＵ３１は粗動回路３４及び微
動回路３５を作動させて圧電素子１４に駆動信号を与
え、伸縮変位を発生させて駆動軸を往復変位させ、駆動
軸に摩擦結合したスライダブロツクを移動させる。環境
温度の変化による熱膨張で発生するスライダブロツクの
位置のずれ量をＲＯＭ３３に格納しておく。温度センサ
２８により検出された温度から温度変化を算出、ＲＯＭ
３３から温度変化に対応したずれ量を求め、微動回路３
５を作動させてずれ量を補正する方向に圧電素子１４を
駆動し、スライダブロツクの位置を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電気機械変換素
子を使用した駆動装置に関し、特に精密測定用ＸＹ移動
ステ−ジ、カメラの撮影レンズ、オ−バ−ヘツドプロジ
エクタの投影レンズ、双眼鏡のレンズなどの駆動に適し
た電気機械変換素子を使用した駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子に対し、緩やかな立ち上がり部
とこれに続く急速な立ち下がり部からなる波形の駆動パ
ルスを印加すると、駆動パルスの緩やかな立ち上がり部
では圧電素子が緩やかに厚み方向の伸び変位を生じ、急
速な立ち下がり部では急速に縮み変位を生じる。そこ
で、この特性を利用し、圧電素子に対して上記したよう
な波形の駆動パルスを印加して異なる速度で充放電を繰
り返し、圧電素子に速度の異なる厚み方向の振動を発生
させて圧電素子に固着された駆動部材を異なる速度で往
復動させ、駆動部材に摩擦結合した移動部材を所定方向
に移動させる駆動装置が知られている（一例として、特
開平６−１２３８３０号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した圧電素子を使
用した駆動装置では、移動部材の位置決め終了後に温度
や湿度などの環境状態が変化すると、駆動系に変形が生
じて移動部材が設定位置からずれ、位置の誤差が生ず
る。例えば被検査対象物が環境温度に応じてどのような
変化をするかを調べるような場合には、顕微鏡の試料台
を密閉空間に配置し、密閉空間の温度、即ち環境温度を
変化させて検査することが行なわれるが、この場合、試
料台移動装置に圧電素子を使用した駆動装置を使用した
場合は、環境温度の変化により生じた駆動系の熱変形に
より試料台が移動して顕微鏡の視野内の被検査対象物の
位置がずれ、被検査対象物の時間的な変化を観察する場
合などに不都合が生じる。この発明は、上記した課題、
即ち、環境状態の変化による移動部材の位置のずれを補
正することができる電気機械変換素子を使用した駆動装
置の提供を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、請求項１の発明は、電気機械変換素子
と、前記電気機械変換素子に固着結合され該電気機械変
換素子と共に変位する駆動部材と、前記駆動部材に摩擦
結合した移動部材と、前記電気機械変換素子に伸縮変位
を与える駆動信号発生手段と、駆動制御手段を備え、前
記駆動信号発生手段により電気機械変換素子に伸縮変位
を発生させることにより駆動部材を駆動し、該駆動部材
に摩擦結合した移動部材を所定方向に移動させる電気機
械変換素子を使用した駆動装置において、環境状態を測
定する状態センサと、状態の変化に基づく変位により発
生する駆動系の位置のずれの補正量を格納した補正量記
憶手段を備え、前記駆動制御手段は、前記状態センサで
検出された環境状態の変化量に基づいて前記補正量記憶
手段に格納されている補正量を求め、該補正量に応じて
駆動信号発生手段を制御して移動部材の環境状態の変化
に基づく位置の誤差を補正することを特徴とする。

【０００５】そして、前記駆動信号発生手段は、駆動パ
ルスを出力する粗動回路と所定の直流電圧を出力する微
動回路とから構成される。

【０００６】また、前記微動回路は正方向に所定のバイ
アスが付与された直流電圧を出力する微動回路とすると
よい。

【０００７】さらに、前記環境状態は環境温度であり、
環境状態を測定する状態センサは温度センサの場合があ
る。

【０００８】請求項５の発明は、電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子に固着結合され該電気機械変換素
子と共に変位する駆動部材と、前記駆動部材に摩擦結合
した移動部材と、前記電気機械変換素子に伸縮変位を与
える駆動信号発生手段と、駆動制御手段とを備え、前記
駆動信号発生手段により電気機械変換素子に伸縮変位を
発生させることにより駆動部材を駆動し、該駆動部材に
摩擦結合した移動部材を所定方向に移動させる電気機械
変換素子を使用した駆動装置において、環境状態を測定
する状態センサと、移動部材の位置を検出する位置検出
センサと、状態の変化に基づく駆動系の変位により発生
する移動部材の位置のずれを駆動部材上の移動部材の位
置に応じて設定した複数種類の補正量を格納した補正量
記憶手段を備え、前記駆動制御手段は、前記状態センサ
で検出された環境状態の変化量と、駆動部材上の移動部
材の位置に基づいて、前記補正量記憶手段に格納されて
いる補正量を求め、該補正量に応じて駆動信号発生手段
を制御して移動部材の環境状態の変化に基づく位置の誤
差を補正することを特徴とする。

【０００９】そして前記駆動信号発生手段は、駆動パル
スを出力する粗動回路と所定の直流電圧を出力する微動
回路とから構成される。

【００１０】また、前記微動回路は正方向に所定のバイ
アスが付与された直流電圧を出力する微動回路とすると
よい。

【００１１】さらに、前記環境状態は環境温度であり、
環境状態を測定する状態センサは温度センサの場合があ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。以下説明する第１の実施の形態は、この
発明の駆動装置を電子顕微鏡の試料台に適用した例であ
り、制御される環境状態は環境温度である。

【００１３】電子顕微鏡の試料台は密閉容器の内部に配
置され、密閉容器の外部に配置した電気機械変換素子を
使用した駆動装置によりその位置を動かすことが出来
る。密閉容器はその内部の環境温度を自由に設定するこ
とができるように構成されているが、環境温度の変化に
よる駆動装置の熱膨張により試料台の位置が変化して
も、位置の変動を補正するように構成されている。

【００１４】図１は電子顕微鏡の試料台の駆動装置の構
成を示す第１の例の断面図で、図１において、フレ−ム
１１の上に箱体１２が配置され、フレ−ム１１と箱体１
２とは部分１２ａにおいて接着その他適当な手段で密に
結合され、密閉容器Ａが形成されている。密閉容器Ａの
内部には、容器内部の温度、即ち環境温度を測定する温
度センサ２８が配置されている。その位置は容器内部の
温度変化を検知するに最も都合の良い位置に設定する。

【００１５】フレ−ム１１上には支持部材１３が形成さ
れ、支持部材１３の側面に圧電素子１４の一方の端部が
接着固定されている。１５は駆動軸で、箱体１２の薄肉
部１７を貫通し、その一端は圧電素子１４の端部の接着
固定され、他端は箱体１２の内部に設けられた軸受部１
６に嵌合して支持されている。

【００１６】軸受部１６は駆動軸１５の軸方向の変位を
許容するように構成されており、また、箱体１２の駆動
軸１５が貫通する薄肉部１７は、駆動軸１５の貫通部を
中心とする弾性変形可能な円形の薄肉部であつて、駆動
軸１５と薄肉部１７とは気密を保つように接着剤により
接着固定１７ａされている。

【００１７】この構成により、圧電素子１４が駆動され
て厚み方向の変位が生じたとき、駆動軸１５の軸方向の
変位は許容されると共に、密閉容器Ａは気密を保持する
ことができる。

【００１８】スライダブロツク１８には横方向に駆動軸
１５が貫通し、駆動軸１５が貫通している下部には開口
部１８ａが形成され、駆動軸１５の下半分が露出してい
る。また、この開口部１８ａには駆動軸１５の下半分に
当接するパツド１９が嵌挿され、パツド１９には、その
下部に突起１９ａが設けられており、パツド１９の突起
１９ａが板ばね２０により押し上げられ、パツド１９に
は駆動軸１５に当接する上向きの付勢力Ｆが与えられて
いる。なお、２０ａは板ばね２０をスライダブロツク１
８に固定するねじで、ねじ２０ａの締め付け量を調整す
ることで、付勢力Ｆを調整することができる。

【００１９】この構成により、パツド１９を含むスライ
ダブロツク１８と駆動軸１５とは板ばね２０の付勢力Ｆ
により圧接され、適当な摩擦力で摩擦結合している。図
２はパツド１９を含むスライダブロツク１８と駆動軸１
５との摩擦結合部分の構成を示す断面図である。

【００２０】２１は電子顕微鏡、２２は電子顕微鏡の試
料台、２３は被検査対象物を示す。試料台２２はスライ
ダブロツク１８の上にねじ等の適当な固定手段で固定さ
れている。また、２５は圧電素子１４を駆動する駆動制
御部、２６はエアコンデショナ−で、密閉容器Ａ内部の
空気の温度その他の環境条件を所望の値に設定したり変
化させることができる図示しない構成を備えている。

【００２１】図３は、駆動制御部２５の回路構成を示す
ブロツク回路図である。駆動制御部２５は、ＣＰＵ３１
と、その入力ポ−トに接続された温度センサ２８、後述
する位置調整デ−タを格納したＲＯＭ３２、後述する温
度補正デ−タを格納したＲＯＭ３３、出力ポ−トに接続
された粗動回路３４、微動回路３５、及びスイツチング
素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を備えたスイツチング回路
３６から構成される。

【００２２】圧電素子１４は１乃至複数の単位変換素子
を積層して構成したブロツクを複数個積層して構成され
ている。この実施例では第１ブロツク１４ａは単位変換
素子数１、第２ブロツク１４ｂは単位変換素子数２、第
３ブロツク１４ｃは単位変換素子数４から構成される
が、それぞれの変換素子の数やブロツクの数はこれに限
らず任意に決定することができる。

【００２３】第１ブロツク１４ａはスイツチング素子Ｓ
Ｗ１を経て、第２ブロツク１４ｂはスイツチング素子Ｓ
Ｗ２を経て、第３ブロツク１４ｃはスイツチング素子Ｓ
Ｗ３を経て、それぞれ粗動回路３４及び微動回路３５に
接続されている。なお、上記したスイツチング素子ＳＷ
１、ＳＷ２、ＳＷ３はＣＰＵ３１で制御される半導体ス
イツチング素子で構成される。

【００２４】次に、その動作を説明する。まず、粗動回
路３４による高速駆動について説明する。

【００２５】高速駆動の場合は、圧電素子に所定周波数
の駆動パルスを印加して駆動する。圧電素子１４に緩や
かな立上り部分と急速な立下り部分を持つ鋸歯状波形の
駆動パルスを印加すると、駆動パルスの緩やかな立上り
部分では、圧電素子１４が緩やかに厚み方向に伸び変位
し、圧電素子１４に結合する駆動軸１５も正方向（矢印
ａ方向）に緩やかに変位する。このとき、駆動軸１５に
摩擦結合したスライダブロツク１８及びスライダブロツ
ク１８に固定された試料台２２は摩擦結合力により駆動
軸１５と共に正方向に移動する。

【００２６】駆動パルスの急速な立下り部分では、圧電
素子１４が急速に厚み方向に縮み変位し、圧電素子１４
に結合する駆動軸１５も負方向（矢印ａと反対方向）に
急速に変位する。このとき、駆動軸１５に摩擦結合した
スライダブロツク１８及びスライダブロツク１８に固定
された試料台２２は、慣性力により摩擦結合力に打ち勝
つて実質的にその位置に留まり、移動しない。圧電素子
１４に前記駆動パルスを連続的に印加することにより、
スライダブロツク１８及びこれに固定された試料台２２
を連続的に正方向に移動させることができる。

【００２７】なお、ここでいう実質的とは、正方向と、
これと反対方向のいずれにおいてもスライダブロツク１
８と駆動軸１５との間の摩擦結合面に滑りを生じつつ追
動し、駆動時間の差によつて全体として矢印ａ方向に移
動するものも含まれる。

【００２８】スライダブロツク１８及びこれに固定され
た試料台２２を負方向（矢印ａと反対方向）に移動させ
るには、圧電素子１４に印加する鋸歯状波形の駆動パル
スの波形を変え、急速な立上り部分と緩やかな立下り部
分からなる駆動パルスを印加すれば達成することができ
る。

【００２９】スライダブロツク１８及びこれに固定され
た試料台２２の移動速度は、駆動パルスの周波数が駆動
装置の共振周波数よりも十分に低ければ（実験では駆動
パルスの周波数が駆動装置の共振周波数の１／２以
下）、圧電素子の伸び量と駆動パルスの周波数の積とな
る。

【００３０】高速駆動の場合は、所望の駆動速度に適し
た圧電素子の素子数になるようにスイツチング素子ＳＷ
１乃至ＳＷ３を適宜選択して第１ブロツク１４ａ乃至第
３ブロツク１４ｃを粗動回路３４に接続する。圧電素子
１４に印加する駆動パルス電圧が同じであれば、圧電素
子１４を構成する素子数が多いほど伸び量が大きくなる
から、速い駆動速度を設定するには素子数を多くすれば
よい。

【００３１】但し、素子数が多くなると圧電素子を含む
駆動装置の共振周波数が低下するため駆動時に発生する
振動音が可聴周波数範囲に入り、人間の耳に不快感を与
えるばかりでなく共振周波数の低下により駆動速度が低
下し、超音波領域で駆動できない場合があるから、この
点で圧電素子の構成素子数には制限がある。

【００３２】次に、微動回路３５による低速駆動につい
て説明する。低速駆動は圧電素子に直流電圧を印加して
伸び変位或いは縮み変位を発生させ、微小距離だけ移動
させる駆動である。圧電素子の伸び量／縮み量は、圧電
素子の積層数と印加した直流電圧により決まるから、印
加する直流電圧を一定として、圧電素子の積層数と移動
距離の関係を予め測定した位置調整デ−タをＲＯＭ３２
に格納しておく。これにより、所望の移動距離に対応し
た積層数を簡単に求めることができる。

【００３３】低速駆動では、後述するように所望の移動
距離が決まると、前記したＲＯＭ３２に格納された位置
調整デ−タを参照して積層数を決定し、スイツチング素
子ＳＷ１乃至ＳＷ３を適宜選択して第１ブロツク１４ａ
乃至第３ブロツク１４ｃを微動回路３５に接続するよう
にする。

【００３４】微動回路３５による低速駆動では圧電素子
に直流電圧を印加して伸び変位或いは縮み変位を発生さ
せているが、印加電圧と圧電素子に発生する変位の関係
は、圧電素子の特性から図４に示すようになり、負（マ
イナス）の電圧に対しては十分な縮み変位を得ることが
できない。そこで、図４の点ｐまで正（プラス）の直流
電圧を印加してバイアスを与え、圧電素子の伸び変位及
び縮み変位の両方向に等しい変位が得られる位置調整範
囲を設定するとよい。

【００３５】次に、粗動回路及び微動回路による電子顕
微鏡の試料台の移動を説明する。まず、電子顕微鏡の試
料台２２の上に被検査対象物２３を乗せる。所望の移動
速度に応じてスイツチング素子ＳＷ１乃至ＳＷ３を適宜
選択して、圧電素子の第１ブロツク１４ａ乃至第３ブロ
ツク１４ｃのいずれか１つ、２つ又は全部を粗動回路３
４に接続して粗動回路を作動させ、スライダブロツク１
８及びこれに固定された試料台２２を視野の下に移動さ
せる。この段階では試料台を精密に所定位置に設定する
ものではない。位置の微調整は以下説明する微動回路に
よる。

【００３６】次に試料台２２の位置の微調整のための移
動距離を、図示しない手段、例えば視野内に設けられた
目盛りなどで決定し、ＲＯＭ３２に格納された位置調整
デ−タを参照して移動距離に応じた圧電素子の積層数を
決定し、スイツチング素子ＳＷ１乃至ＳＷ３を適宜選択
して、圧電素子の第１ブロツク１４ａ乃至第３ブロツク
１４ｃのいずれか１つ、２つ又は全部を微動回路３５に
接続して作動させ、スライダブロツク１８及びこれに固
定された試料台２２を移動させる。以上の処理で、試料
台２２を所望の位置に設定することができる。

【００３７】次に、温度の変化による電子顕微鏡の試料
台の位置ずれに対する補正について説明する。駆動装置
は温度の変化に基づいて熱膨張するから、スライダブロ
ツクの位置がずれる。その変位量（ずれの大きさ）は、
例えば、図５に示すように温度に対して比例する関係に
ある。そこで、予め実験により温度の変化に対するスラ
イダブロツクの変位量を測定し、温度補正デ−タとして
ＲＯＭ３３に格納しておくものとする。

【００３８】密閉容器Ａ内部の環境温度は常時温度セン
サ２８により測定され、駆動制御部のＣＰＵ３１に入力
される。ＣＰＵ３１はスライダブロツク１８及びこれに
固定された試料台２２が電子顕微鏡の視野内の所定位置
に設定された当初の環境温度からの温度変化量を算出
し、ＲＯＭ３３に格納された温度補正デ−タを参照して
その温度変化量に対応するスライダブロツクの変位量を
算出する。

【００３９】算出された変位量は温度変化に基づく位置
の補正をするための移動距離であるから、ＲＯＭ３２に
格納された位置調整デ−タを参照して移動距離に応じた
圧電素子の積層数を決定し、スイツチング素子ＳＷ１乃
至ＳＷ３を適宜選択して、圧電素子の第１ブロツク１４
ａ乃至第３ブロツク１４ｃのいずれか１つ、２つ又は全
部を微動回路３５に接続して作動させ、環境温度の変化
によるライダブロツク１８の位置の変化を補正する方向
にスライダブロツクを移動させる。これにより、環境温
度の変化によつてもスライダブロツクの変位は補正さ
れ、電子顕微鏡の試料台２２を所定の位置に維持するこ
とができる。

【００４０】図６は、粗動回路３４及び微動回路３５の
一例を示すブロツク回路図で、粗動回路３４及び微動回
路３５は同一の回路構成である。粗動回路（微動回路）
は公知の定電流回路４１、４２と駆動制御部のＣＰＵ３
１（図３参照）で制御される半導体スイツチング素子Ｓ
Ｗａ、ＳＷｂ、ＳＷｃ、ＳＷｄから構成される。

【００４１】高速駆動のための粗動回路としての動作を
説明する。圧電素子１４に緩やかな立上り部と急速な立
下り部を持つ駆動パルスを供給するときは、ＣＰＵ３１
の制御によりＳＷａとＳＷｄをＯＦＦ状態に維持する。
この状態でＳＷｃをＯＮ、ＳＷｂをＯＦＦにすると、圧
電素子１４には電源Ｖから一定電流がＳＷｃ、定電流回
路４１を経て流れて緩やかに充電されて電荷が蓄積さ
れ、端子電圧は緩やかに上昇する。次にＳＷｂをＯＮ、
ＳＷｃをＯＦＦにすると、圧電素子１４に充電された電
荷はＳＷｂを経て急速に放電され、端子電圧は急速に零
になる。ＳＷｃとＳＷｂを交互に所定の周期でＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御することで、圧電素子１４に緩やかな立上り部
と急速な立下り部を持つ駆動パルスを供給することがで
きる。

【００４２】圧電素子１４に急速な立上り部と緩やかな
立下り部を持つ駆動パルスを供給するときは、ＣＰＵ３
１の制御によりＳＷｃとＳＷｂをＯＦＦ状態に維持す
る。この状態でＳＷａをＯＮ、ＳＷｄをＯＦＦにする
と、圧電素子１４には電源Ｖから電流がＳＷａを経て流
れて急速に充電され電荷が蓄積され、端子電圧は急速に
上昇する。次にＳＷｄをＯＮ、ＳＷａをＯＦＦにする
と、圧電素子１４に充電された電荷はＳＷｄ、定電流回
路４２を経て緩やかに放電され、端子電圧は緩やかに零
になる。ＳＷａとＳＷｄを交互に所定の周期でＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御することで、圧電素子１４に急速な立上り部と
緩やかな立下り部を持つ駆動パルスを供給することがで
きる。

【００４３】次に、低速駆動のための微動回路としての
動作を説明する。圧電素子１４に所定の伸び変位を与え
るときは、ＣＰＵ３１の制御によりＳＷａ、ＳＷｂ、Ｓ
ＷｄをＯＦＦ状態に維持する。この状態でＳＷｃをＯＮ
にすると、圧電素子１４には電源Ｖから電流がＳＷｃ、
定電流回路４１を経て緩やかに充電され電荷が蓄積さ
れ、伸び変位が発生する。所望の伸び量になつたときＳ
ＷｃをＯＦＦにすれば電荷が残留するので発生した伸び
変位が維持される。充電電荷を放電させるにはＳＷｂを
ＯＮにすればよい。

【００４４】圧電素子１４に所定の縮み変位を与えると
きは、ＣＰＵ３１の制御によりＳＷｂ、ＳＷｃ、ＳＷｄ
をＯＦＦ状態に維持し、ＳＷａをＯＮとして、図４に示
す電圧−変位量曲線のｐ点まで圧電素子１４に充電して
一旦伸び変位を与える。次に、ＳＷａをＯＦＦ、ＳＷｄ
をＯＮとして圧電素子１４の充電電荷を緩やかに放電さ
せることで縮み変位が発生する。所望の縮み量になつた
ときＳＷｄをＯＦＦにすれば発生した縮み変位が維持さ
れる。

【００４５】次に、この発明の第２の実施の形態を説明
する。先に説明した第１の実施の形態では、環境温度の
変化による駆動装置の熱膨張による試料台の位置の変化
を補正するのに、予め実験により温度の変化に対するス
ライダブロツクの変位量を測定し、温度変化に対する変
位量を温度補正デ−タとしてＲＯＭ３３に格納してい
る。

【００４６】駆動装置の熱膨張による試料台の位置の変
化の割合は、スライダブロツクが駆動軸上のどの位置に
あるかにより変動する。即ち、スライダブロツクが駆動
軸上で圧電素子に近い側にあるときは駆動軸の熱膨張に
よる伸び量が小さいから試料台の位置の変化も小さい
が、スライダブロツクが駆動軸上で圧電素子よりも遠い
位置になるほど駆動軸の熱膨張による伸び量が大きくな
るから、試料台の位置の変化も大きくなる。

【００４７】前記した第１の実施の形態では、スライダ
ブロツクが駆動軸の略中央部分に設定され、位置が大き
く変動しない場合に有効であるが、スライダブロツクが
駆動軸上を圧電素子に近い側から先端部までの広い範囲
のいずれかに設定される場合には、温度の変化に対する
変位量を単一の温度補正デ−タとしてまとめたのでは誤
差が大きくなる。以下説明する第２の実施の形態は、こ
の点を改良したものである。

【００４８】図９は温度の変化に対するスライダブロツ
クの位置のずれの関係を示す図で、線（ａ）はスライダ
ブロツクが駆動軸上の圧電素子に近い側にある場合、線
（ｂ）はスライダブロツクが駆動軸上の略中央部分にあ
る場合、線（ｃ）はスライダブロツクが駆動軸上の圧電
素子から最も遠い側にある場合を示す。

【００４９】そこで、スライダブロツクが駆動軸上の圧
電素子に近い側にある場合、駆動軸上の略中央部分にあ
る場合、及び駆動軸上の圧電素子から最も遠い側にある
場合の３つの場合について、それぞれ予め実験により温
度の変化に対するスライダブロツクの変位量を測定し、
温度変化に対する変位量を温度補正デ−タとしてＲＯＭ
３３に格納しておくものとする。

【００５０】図７は第２の実施の形態の電子顕微鏡の試
料台の駆動装置の構成を示す断面図で、図１に示したも
のとの相違点は、スライダブロツク１８のフレ−ム１１
に対する位置を検出する位置検出センサ２９を設けた点
にあり、その他は図１に示したものと変わらないので、
同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

【００５１】位置検出センサ２９は、公知の位置検出セ
ンサであり、例えば、ここでは一定間隔でＮＳの磁極を
着磁した着磁ロツド２９ａを駆動軸１５に平行に配置
し、スライダブロツク１８には着磁ロツドに接近してＮ
Ｓの磁極の変化を検出する磁気抵抗素子２９ｂ配置した
ＭＲセンサを位置検出センサ２９として使用する。な
お、スライダブロツク１８の位置の検出には精密な位置
の検出を行う必要がないので、ＭＲセンサ以外の簡単な
構成のセンサでもよい。

【００５２】図８は、第２の実施の形態における駆動制
御部の回路構成を示すブロツク回路図である。図３に示
した駆動制御部との相違点は、位置検出センサ２９の検
出信号をＣＰＵ３１に入力する点、及び温度補正デ−タ
を格納したＲＯＭ３３の内容が異なる点にあり、その他
の点は変わらないので、同一部分に同一符号を付して説
明を省略する。

【００５３】駆動制御部の制御動作は、スライダブロツ
クの位置に応じて温度変化に対するスライダブロツクの
位置の補正量を変更する点が、図３に示した駆動制御部
の制御動作と相違し、その他の点は変わらないので、以
下、相違点についてのみ説明する。スライダブロツク１
８の位置が位置検出センサ２９により検出され、その検
出信号はＣＰＵ３１に入力される。ＣＰＵ３１では入力
された検出信号に基づいてスライダブロツクの位置を判
定し、ＲＯＭ３３に格納されているスライダブロツクの
位置に対応した温度変化に対する変位量を温度補正デ−
タを読み出し、その温度変化量に対応するスライダブロ
ツクの変位量を算出する。

【００５４】算出された変位量は、温度変化に基づく位
置の補正をするための移動距離であるから、ＲＯＭ３２
に格納された位置調整デ−タを参照して移動距離に応じ
た圧電素子の積層数を決定し、スイツチング素子ＳＷ１
乃至ＳＷ３を適宜選択して、圧電素子の第１ブロツク１
４ａ乃至第３ブロツク１４ｃのいずれか１つ、２つ又は
全部を微動回路３５に接続して作動させ、環境温度の変
化によるライダブロツク１８の位置の変化を補正する方
向にスライダブロツクを移動させる。これにより、スラ
イダブロツクが駆動軸上のどの位置にあつても、環境温
度の変化によつるスライダブロツクの位置のずれを適切
に補正することができる。

【００５５】以上説明したこの発明の実施の態様では、
電気機械変換素子を使用した駆動装置を電子顕微鏡の試
料台の駆動に適用した例で説明したが、この電気機械変
換素子を使用した駆動装置は、電子顕微鏡の試料台の駆
動への適用に限られるものではなく、その他一般の装置
の駆動機構において、環境温度の変化により発生する駆
動系の熱膨脹によつて生ずる移動部材の位置のずれを補
正する必要がある場合に適用できることは言うまでもな
い。

【００５６】また、以上説明したこの発明の実施の態様
では、環境温度の変化により発生する位置のずれの補正
に適用した例で説明したが、環境温度の変化ばかりでな
く、湿度、気圧、電界、磁界、その他の位置のずれの原
因となる環境状態の変化に基づく位置のずれの補正を行
う補正手段に適用することができることは言うまでもな
い。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明は、電気
機械変換素子を使用した駆動装置おいて、温度、湿度そ
の他の環境状態の変化による駆動系の変位によつて生ず
る移動部材の位置のずれを補正するように構成した駆動
装置であるから、環境温度その他の環境状態を変化させ
つつ対象物の状態の変化を観察する装置のための駆動装
置や、環境状態の変化により測定結果が影響を受ける装
置のための駆動装置などに適した電気機械変換素子を使
用した駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用した電子顕微鏡試料台の駆動装
置の構成を示す断面図。

【図２】図１に示す駆動装置の摩擦結合部分の拡大断面
図。

【図３】駆動制御部の回路構成を示すブロツク回路図。

【図４】圧電素子への印加電圧と伸び変位、縮み変位の
関係を示す図。

【図５】温度変化と駆動系の熱膨張による変位の関係を
示す図（その１）。

【図６】粗動回路および微動回路の一例を示すブロツク
回路図。

【図７】電子顕微鏡試料台の駆動装置の構成の第２の実
施の形態を示す断面図。

【図８】駆動制御部の回路構成の第２の実施の形態を示
すブロツク回路図。

【図９】温度変化と駆動系の熱膨張による変位の関係を
示す図（その２）。

【符号の説明】

１１フレ−ム１２箱体１４圧電素子１５駆動軸１８スライダブロツク１９パツド２０板ばね２２試料台２５駆動制御部２６エアコンデショナ− ２８温度センサ３１ＣＰＵ３２ＲＯＭ３３ＲＯＭ３４粗動回路３５微動回路３６スイツチング回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田龍一大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者岡本泰弘大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に固着結合され該電気機械変換素
子と共に変位する駆動部材と、前記駆動部材に摩擦結合した移動部材と、前記電気機械変換素子に伸縮変位を与える駆動信号発生
手段と、駆動制御手段とを備え、前記駆動信号発生手段により電
気機械変換素子に伸縮変位を発生させることにより駆動
部材を駆動し、該駆動部材に摩擦結合した移動部材を所
定方向に移動させる電気機械変換素子を使用した駆動装
置において、環境状態を測定する状態センサと、状態の変化に基づく変位により発生する駆動系の位置の
ずれの補正量を格納した補正量記憶手段を備え、前記駆動制御手段は、前記状態センサで検出された環境
状態の変化量に基づいて前記補正量記憶手段に格納され
ている補正量を求め、該補正量に応じて駆動信号発生手
段を制御して移動部材の環境状態の変化に基づく位置の
誤差を補正することを特徴とする電気機械変換素子を使
用した駆動装置。
【請求項２】前記駆動信号発生手段は、駆動パルスを
出力する粗動回路と所定の直流電圧を出力する微動回路
とから構成されることを特徴とする請求項１記載の電気
機械変換素子を使用した駆動装置。
【請求項３】前記微動回路は正方向に所定のバイアス
が付与された直流電圧を出力する微動回路であることを
特徴とする請求項２記載の電気機械変換素子を使用した
駆動装置。
【請求項４】前記環境状態は環境温度であり、前記環
境状態を測定する状態センサは温度センサであることを
特徴とする請求項１記載の電気機械変換素子を使用した
駆動装置。
【請求項５】電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に固着結合され該電気機械変換素
子と共に変位する駆動部材と、前記駆動部材に摩擦結合した移動部材と、前記電気機械変換素子に伸縮変位を与える駆動信号発生
手段と、駆動制御手段とを備え、前記駆動信号発生手段により電
気機械変換素子に伸縮変位を発生させることにより駆動
部材を駆動し、該駆動部材に摩擦結合した移動部材を所
定方向に移動させる電気機械変換素子を使用した駆動装
置において、環境状態を測定する状態センサと、移動部材の位置を検出する位置検出センサと、状態の変化に基づく駆動系の変位により発生する移動部
材の位置のずれを駆動部材上の移動部材の位置に応じて
設定した複数種類の補正量を格納した補正量記憶手段を
備え、前記駆動制御手段は、前記状態センサで検出された環境
状態の変化量と、駆動部材上の移動部材の位置に基づい
て、前記補正量記憶手段に格納されている補正量を求
め、該補正量に応じて駆動信号発生手段を制御して移動
部材の環境状態の変化に基づく位置の誤差を補正するこ
とを特徴とする電気機械変換素子を使用した駆動装置。
【請求項６】前記駆動信号発生手段は、駆動パルスを
出力する粗動回路と所定の直流電圧を出力する微動回路
とから構成されることを特徴とする請求項４記載の電気
機械変換素子を使用した駆動装置。
【請求項７】前記微動回路は正方向に所定のバイアス
が付与された直流電圧を出力する微動回路であることを
特徴とする請求項５記載の電気機械変換素子を使用した
駆動装置。
【請求項８】前記環境状態は環境温度であり、前記環
境状態を測定する状態センサは温度センサであることを
特徴とする請求項５記載の電気機械変換素子を使用した
駆動装置。